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成果介紹 成果名稱：降低循環流化床鍋爐煙氣NOx排放技術研究 成果參與單位：華北電力大學、中石化洛陽技術研發中心 成果完成人：常劍、齊文義、王體朋、陸強、陳千惠、李小苗、黃延召、郝代軍、孟學峰、鄧向軍 知識產權情況：成果對應發明及實用新型專利1項，已形成完整知識產權體系 隨著NOx排放標準的日益嚴苛，低NOx燃燒+SNCR+SCR（或臭氧脫硝）配置已經成為常態，嚴重削弱了循環流化床鍋爐低成本污染物治理的優勢。本研究在明確循環流化床鍋爐NOx形成演化機制與CO原位催化還原脫除機理的基礎上，確定關鍵污染物NOx與CO、炭質顆粒的時空分布與變化規律，確立專用脫硝催化劑的主要反應區域，構筑與CO和炭質顆粒原位脫硝反應高度協同匹配的催化劑和傳遞環境。開發適于循環流化床鍋爐的脫硝催化劑，加入鍋爐爐膛內部，利用燃料燃燒產生的CO和炭質顆粒原位脫除煙氣中的NOx，高強度、粒度適宜的催化劑顆粒隨循環灰在系統內循環，可以提高催化劑的使用效率，降低脫硝成本。 與現有脫硝技術相比，該技術具有操作流程短、使用方便、脫硝成本低的優勢。為進一步驗證本技術在不同尺度規模工業裝置上的脫硝性能，需尋求再次工業驗證裝置。 創新點 1、基于循環流化床鍋爐煙氣NOx的生成與轉化機理，提出了通過向循環流化床鍋爐燃燒室內加入脫硝催化劑顆粒、利用循環流化床鍋爐自身具有的特殊還原氣氛、原位將煙氣中的NOx催化還原為N2的技術路線。 2、基于循環流化床流動和熱質傳遞特性，研究開發了一種脫硝催化劑，催化劑具有適宜的堆積密度、粒度分布和強度，使其在循環流化床循環燃燒過程中具有較高的保留度，降低了催化劑的用量，單位脫硝成本相對較低。 3、首次在工業規模220t/h循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，實現了該裝置NOx的超低排放。 市場前景 2022年在中石化九江分公司220t/h工業規模循環流化床鍋爐上進行了脫硝催化劑工業應用試驗，脫硝效率達到50%～70%，在停止SNCR噴氨和降低30%左右的臭氧的情況下，實現達標排放。 應用案例 據統計，全國大大小小的CFB鍋爐超過3000臺。日益嚴格的環保標準促使更多企業加大在環保方面的投入，但嚴峻的經濟形勢也會使企業在環保投資方面更加理性，能滿足環保要求、經濟上合算的技術將越來越受到人們的重視。低NOx燃燒+SNCR+SCR（或LoTOx）等是目前降低CFB鍋爐煙氣NOx排放的主要技術，但存在運行成本高、運行周期短等缺陷。 采用爐內脫硝催化劑的方法，在燃料燃燒過程中將NOx原位轉化成N2，脫硝成本低、不會產生二次污染，具有良好的經濟效益和社會效益。

技術成熟度：理論突破 反應器采用一體式生物流化床，好氧區，投加了懸浮載體果核活性炭，形成活性污泥及生物膜的有機結合體；缺氧區，安裝三相分離器及攪拌片，使泥水混合均勻，能夠及時排出反硝化所產生的氮氣，進而提高脫氮效率。 設備所有結構均在同一殼體內，工藝運行方式靈活，由于其運行過程中不需額外投加碳源和絮凝劑，其運行費用較低。針對我國農村污水處理面臨的不易聚集處理的問題，這種單體新型污水處理設備對我國農村污水處理有著較大的實用潛力。 運用一體式生物流化床處理村鎮小區生活污水，為該工藝的應用推廣提供科學的運行控制參數。 針對我國農村污水處理面臨的不易聚集處理的問題，這種單體新型污水處理設備對我國農村污水處理有著較大的實用潛力。

 “流化床噴霧造粒機”，屬于物理、化學工藝設備。適用于由熔體、溶液或懸浮體制造粒狀產品（中國專利號Chinese Patent No ZL03 2 35517.3）。在化工和建材等行業，顆粒化是許多固體產品發展的趨勢，尤其是大宗產品如化肥、氯化鈣等。其原因是顆粒狀產品抗吸濕、結塊性質比粉狀產品優越得多，包裝、貯存、運輸都更方便。要制得較大直徑的顆粒產品，一般采用噴霧涂布的方法，即將料液噴霧涂布在較小粒徑的返回基料上使之長大；如果料液是溶液或懸浮體霧化，還必須伴隨進行干燥，以脫除溶劑。 本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、操作維修方便，又節省動力的制取大顆粒產品的技術裝備—臥式多室流化床，在返料小顆粒上噴霧涂布—凝固—顆粒長大方式成粒。其主要特點是： (1)用旋渦壓力噴嘴霧化； (2)噴嘴安裝在流化床上方，向下噴霧。由于這兩個特點，使用噴嘴個數很少，僅為現有流化床造粒技術的20－25%，且霧化能耗很低；設備結構簡單，投資省；操作、維修方便。已建立年產5萬噸大顆粒尿素和1.5萬噸氯化鈣，在建3萬噸無水顆粒氯化鈣生產裝置。裝置性能可靠，運行穩定，霧化能耗低于引進同類裝置；氯化鈣造粒優于國外技術(客戶評價)。擁有自主知識產權。 承接造粒機系統工程設計，組織加工、供應主機，或工程承包業務。

顆粒狀產品比表面積小、堆積密度較大，抗吸濕、結塊性質優于粉狀產品，包裝、貯存、運輸都更方便。因此，在化工、輕工等行業，顆粒化是許多固體產品發展的顯著趨勢。由熔體或高濃度溶液造粒的方法有許多種。要制得粒徑較大、例如2 mm或以上的產品，一般采用噴霧涂布的方法，即將料液噴霧涂布在較小粒徑的返回基料上使之長大；如果要求產品粒徑不大，例如1－1.5 mm或更小時，通常采用噴灑—凝固法，即用適當的方法把熔體噴灑成直徑符合要求的液滴，然后在適當的裝置中使顆粒在運動的情況下冷卻、凝固成為顆粒產品；在由高濃度溶液造粒的情況下，冷卻、凝固過程中還伴隨蒸發一定量的水分。 本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種更有效的節省投資、操作方便、節省動力和操作費用的由熔體或高濃度溶液滴粒直接冷卻凝固制取顆粒產品的技術裝備。將液體分散成滴狀，隨后經過空塔和流化床兩個運動空間進行冷卻或(和)蒸發－凝固，成為固體顆粒。使用空塔—流化床組合機體，把滴粒表面層凝固后的凝固和冷卻過程轉移到流化床中進行，是對傳統塔式造粒技術的革新。它使得整個裝置高度大大降低。與單純塔式造粒相比，高度僅為后者的大約三分之一，從而大幅度減少設備投資和輸送液體的能耗。同時，產品可以冷卻到更低的溫度，便于包裝，消除了包裝產品堆放期間可能結塊的問題。采用多孔壁旋轉噴杯噴灑液體，產品粒徑均勻，基本上不產生細粉，大幅度提高一次產品收率，減輕除塵負荷。工業應用業績：2000噸/年癸二酸造粒機系統，產品粒徑0.2－0.5 mm，粉塵量≤0.1%。承接主機設計或和供貨，造粒車間工程設計；根據用戶對生產能力和產品粒徑要求，設計、銷售不同規格的旋轉噴灑杯。

使用液化石油氣、城市煤氣、天然氣或電作熱源，替代鹽浴爐或箱式電爐用于金屬工件的熱處理。流化床熱處理設備包括燃氣流化床熱處理爐和電熱流化床熱處理爐。可應用于冶金、機械、航空、鋼絲熱處理和有色金屬工業。流化床具有溫度場均勻，加熱質量好，工件變形小或不變形等優點，故最適用于形狀復雜的模具、薄形工件以及量具、刃具等的加熱。當爐溫1000℃時，400x400x450mm流化床熱處理爐中同一橫截面內最大溫差≤3℃， 流化床熱處理爐據有以下優點： 與其他熱處理爐相比，設備簡單，容易上馬； 升溫快，降溫快，調溫快，其傳熱能力比火焰爐和電阻爐大2-10倍，其傳熱系數高達100-400Kcal/(m2.h.℃)； 可達到少氧化或無氧化加熱，從而省掉酸洗、堿洗、清洗和拋光等后部工序； 省電，與鹽浴爐相比，中溫爐省電70％； 加熱均勻，變形小或不變形，加熱質量好； 可作多種熱處理，如淬火前加熱、淬火冷卻、回火正火等。處理材料包括鋼絲、鋼管，軸類及各種復雜形狀的零件、模具等； 可以自動化、機械化、連續化生產； 無毒氣、不污染、公害少，不銹蝕儀器。 應用于各類需要熱處理工藝的工礦企業。

使用液化石油氣、城市煤氣、天然氣或電作熱源，替代鹽浴爐或箱式電爐用于金屬材料的熱處理。流化床熱處理設備包括燃氣流化床熱處理爐和電熱流化床熱處理爐。可應用于冶金、機械、航空、鋼絲熱處理和有色金屬工業。流化床具有溫度場均勻，加熱質量好，工件變形小或不變形等優點，故最適用于形狀復雜的模具、薄形工件以及量具、刃具等的加熱。流化床熱處理電爐與鹽浴爐技術經濟指標的比較：圖1

鑒于城市污泥（包括市政污泥和工業污泥）有效、合理處置的必要性和緊迫性以及流化床焚燒技術的先進性，在江蘇省建設廳和江蘇省科技廳的資助下，東南大學能源與環境學院開發了適合我國國情、具有自主知識產權的“城市污泥流化床焚燒技術”，本技術適用于市政污泥和工業污泥（包括化工污泥、造紙污泥等）的焚燒處理。目前，該技術已實現了工業化大規模應用，已成功用于上海石洞口污水處理廠(2004年10月)的城市污泥、上海泛亞潛力(1998年)、廣東東莞玖龍紙業有限公司(2003年)、江蘇無錫榮成紙業有限公司(2003年)的造紙污泥，成功實現了城市污泥流化床焚燒技術的工業應用。獲得了良好的社會效益和經濟效益。

本實用新型（中國專利號 Chinese Patent ZL No 02228014.6）的目的是克服上述措施和裝置的不足，提供一種有效而簡便的流化床進料分散裝置。 流化床揚散布料機主體包含的最基本的部件是揚散轉鼓，其外壁滿布很多個焊接牢固的尖銳突起物。它們也可以用粗鋼絲、倒置硬釘或其它具有類似性質的物體代替。揚散轉鼓本體是空心圓筒，它與軸套同軸焊接，通過軸套止頭螺栓固定到軸上；也可以采用其它方式與軸牢固連接。當電動機驅動軸時，揚散轉鼓跟隨同步高速旋轉，可以把落到其上的疏松團塊物料打散并拋撒打散的顆粒物料使之在垂直于軸的方向上分布到一定長度的范圍內。如果尖銳突起物采用尖三角片形式，將它們以適當的角度地焊接到揚散轉鼓外壁上，旋轉時它們還可以對物料產生橫向推力，使之橫向展布，擴大物料落入流化床的面積。 揚散轉鼓與軸連接成的組合件水平地安裝在進料箱中；進料箱上方設有溜槽；側壁開有水平出口，其寬度和高度都超過揚散轉鼓，且口的下沿與箱底齊平，以避免堆積物料。箱體通過連接螺栓固定到流化床的進料端壁上；也可以采用其它方式連接，例如焊接。安裝時應使進料箱的出口與流化床進料端壁上的進料口對齊。使用時先開啟驅動電機使揚散轉鼓高速旋轉，隨后即可通過進料箱上方的溜槽進料。物料從溜槽下落到高速旋轉的揚散轉鼓上被打散和拋撒，通過進料箱的水平出口和流化床進料端壁上的進料口進入流化床上方，在寬面積范圍內散落到流化床中。 與前述已有的措施或裝置相比，本實用新型流化床進料揚散機具有下述優點：(1)打散和拋撒物料非常有效，可以把進料分布到很寬闊的流化床面積上，避免進料集中引起的局部堆料和“死床”。(2)依靠高速旋轉的揚散轉鼓外壁上的尖銳突起物與物料之間直接動量傳遞打散和拋撒物料，能量效率高，動力消耗比其它措施或裝置要低。(3)有效的分散物料均化了流化床負荷，使流化床操作更穩定。

據聯合國糧農組織的調查，全球性糧食因收獲后干燥和儲藏不當造成的損失約為5～10%；據經驗估算和局部統計，在我國年產四億多噸糧食中，因不能及時干燥入庫造成的損失約有三千萬噸。從某種意義上說搞好糧食的干燥和儲存比耗費人力和物力去生產更多的糧食更有意義。此外，我國農業正向著集約化和機械化的方向迅速發展，特別是在我國的北方地區，小型收割機專業化大軍隨著季節由南向北進行快速專業化和機械化收割作業。但是，和專業化機械化收割技術相比，谷物的干燥還基本停留在場院或道路人工攤曬階段，給糧食的安全入庫留下了隱患。開發一種高效、節能、符合環保要求和安裝移動靈活的谷物干燥設備配合機械化轉業收割已成為社會和農業發展的迫切需要。

四川大學國家煙氣脫硫工程技術研究中心在國內外開展的循環流化床煙氣脫硫技術研究與工程應用基礎上，結合我國燃煤電廠、冶金、化工及中小鍋爐的煙氣排放特點，建立循環流化床煙氣脫硫技術的研究開發平臺，對反應器內的氣、固兩相流動進行強化模擬研究，對循環流化床煙氣脫硫的關鍵技術環節進行深入全面的研究，開發出適合不同煙氣排放特點的多種循環流化床煙氣脫硫工藝技術和相應的技術參數，能夠滿足大型化和工程化的需要，已形成循環流化床煙氣脫硫技術的設計、制造和商業化能力。 主要技術指標： 1、脫硫效率可達90 %以上； 2、工程投資費用、運行費用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50 %～70 %； 3、占地面積小，為濕法工藝的30 %～40 %，且系統布置靈活，非常適合現有機組的改造和場地緊缺的新建機組； 4、能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30 %～50 %； 5、對鍋爐負荷變化的適用性強，負荷跟蹤特性好，啟停方便； 6、對燃煤硫分的適應性強，可用于0.3 %～6.5 %的燃煤硫分。且應用于中低硫煤時(<2 %)，其經濟性優于濕法工藝。 應用范圍： 煙氣脫硫領域項目目前已進入產業化階段，成果權屬為我校獨自擁有。